[发明专利]基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法

说明书

本发明涉及一种森林地表死可燃物载量的估计方法，具体涉及一种基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法。本发明的目的是为解决现有视觉估计法用时长、受使用者的经验影响很大，不同调查人员之间所得的结果缺乏一致性的问题。本方法利用采样点死可燃物实际载量与其图像特征关系，建立方程，估计地表死可燃物载量，具体步骤为：A、地表死可燃物图像的获取；B、采样点死可燃物实际载量的计算，C、采样点死可燃物实际载量与其图像特征关系的建立；D按照与步骤A同样的方法对待调查样地的死可燃物进行拍摄，获取死可燃物图像后，输入计算机，提取图像特征，根据图像特征估计地表总体死可燃物载量。本方法适用于大规模的死可燃物载量调查。

技术领域

本发明涉及一种森林地表死可燃物载量的估计方法，具体涉及一种基于图像的森林地表死可燃物载量的自动估计方法。

背景技术

地表死可燃物一般指在地表到距地表1米(或1.5米)处的死可燃物，包括地表凋落物、苔藓、地衣、木质死可燃物等组分。地表死可燃物是地表火的直接载体，对树冠火的形成也具有重要的影响。死可燃物载量是单位面积上死可燃物的绝干质量。地表死可燃物载量是林火行为预测、森林火险预报的关键因子。地表死可燃物载量受地形、林分组成、结构等影响，具有强烈的空间异质性，导致林火行为、森林火险水平具有同样强烈的空间异质性。只有充分了解其空间分布情况，才能了解火行为和森林火险水平的空间变化，才能真正全面掌握森林火险情况，做到因险施措，做好森林防火工作。

要想获取地表死可燃物载量的空间分布，必须进行大量的调查。目前获取地表死可燃物载量的方法主要有地面调查法和遥感估测法两类。遥感图像估测法在大尺度的死可燃物载量调查中一直是重要方法，相比全部依靠地面调查而言，具有一定的优势。但因受树冠遮挡，遥感图像一般不能反映地表死可燃物的图像性状，难以直接用于估计地表死可燃物的载量。虽然可以通过估计林分的平均胸径、树高、郁闭度等林分特征，再根据这些林分特征与地表死可燃物载量之间的关系来间接估计地表死可燃物的载量。但由于地表凋落物，特别是木质死可燃物出现的随机性，导致地表死可燃物一些组分的载量与林分特征关系不密切或不很密切，地表死可燃物的一些组分的载量根本无法通过遥感法估计出来，一些死可燃物组分载量的估计精度也不高。这些不足限制了遥感法在地表死可燃物载量空间异质性调查上的应用。

地表调查方法包括破坏性收获法，线(面)截法、固定样地法，林分特征回归法、视觉估计法等。

收获法通过对给定面积上各种地表死可燃物组分收割采集后烘干称重，获得地表死可燃物的载量。该方法能够得到地表死可燃物各个组分的载量，是目前最准确的地表死可燃物载量调查方法，也是工作量最大的调查方法，多用于特定科学研究，难以用于大量样地的调查。

线(面)截法和固定样地法主要用于测定各种大小的木质死可燃物的载量。其中，线(面)截法是一种基于概率的调查方法精度，面截法是对线截法的一种改进。这两个方法通过记录不同大小的木质死可燃物与设定的样地、平面的相交叉数量来推算相应的载量。固定样地法测量给定面积的林分中不同大小死可燃物的长度和数量，然后根据其密度推算相应的载量。这两种方法的精度低于收获法，但工作强度小于收获法，是目前木质死可燃物最常用的调查方法。即便如此，对于大量样地的地表凋落物调查，所需工作量依然很大。

林分特征回归法根据林分平均胸径、树高等林分特征与地表死可燃物载量的回归方程来推算地表死可燃物载量。与前面三种地表死可燃物载量调查方法相比，精度低。该方法与遥感方法相似，同样因为只有部分地表死可燃物组分的载量与林分特征有一定的相关性，只能估计这部分地表死可燃物组分的载量，而不能对所有死可燃物载量进行估计，同时，该方法精度还有局限性。